工业CT切片数据直接生成粗加工与精加工数控代码的研究-机械制造及其自动化专业论文.docxVIP

重庆大学硕士学位论文中文摘要 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I I 摘 要 对于无须重新设计而直接仿形的工件，为了提高反求效率，本文跳过传统逆 向工程中三维数字建模的步骤，对工业 CT（Computed Tomography）切片数据直 接生成粗加工与精加工数控（Numerical Control, NC）代码的方法进行了研究，并 开发出相关软件系统，应用 2.5 轴加工的方式，实现了 NC 代码的生成。本文主要 包含以下几个方面的研究： 首先，对工业 CT 断层扫描切片图像进行预处理，得到各层切片的二值化图像 和边缘轮廓，为粗加工和精加工步骤做好数据准备。分析了常用的中值滤波法和 邻域平均法两种常用的去噪方法，并选用中值滤波法对图像进行滤波；采用 C-V 活动轮廓模型进行边缘检测，同时得到二值化的图像；运用八邻域轮廓跟踪法对 二值化图像进行轮廓跟踪，得到封闭的、单像素宽的轮廓数据。 其次，生成粗加工 NC 代码文件。粗加工阶段采用逐层铣削的加工方式，所以 逐层生成单张切片的走刀路径，然后将其连接起来即可。采用本文提出的下轮廓 点标识位判别法来判断本层切片的各个轮廓是内轮廓还是外轮廓；应用 PWD 轮廓 偏置方法，将内轮廓向内偏移、外轮廓向外偏移，偏移量为刀具半径和加工余量 的和，得到本层切片的粗加工轮廓；为本层切片划分加工区域；生成单张切片的 粗加工 NC 代码。 最后，生成精加工 NC 代码文件。为了实现较高的加工精度和曲面光顺度，一 方面采用球头铣刀沿曲面铣削的加工方式，另一方面通过插值来增加曲面网格的 密度。由二值化图像提取工件的曲面造型数据网格；借鉴邻域平均的思想，对曲 面网格进行插值，以满足加工精度和曲面光顺度的要求；采用抬刀法，由刀触点 （cutter contact point）得到刀具位置点（cutter location point）；采用逐列铣削的走 刀方式，使用直线插补方式生成精加工 NC 代码。 本文开发了软件系统，读入单张或者多层工业 CT 切片图像，输出其对应的 NC 代码。针对多层的情况，本文对某茶壶的工业 CT 切片图像进行处理，分别生 成了其粗加工和精加工 NC 代码文件。针对单层的情况，使用该软件系统读取某文 字图像，并应用粗加工代码生成的方法获取了其 NC 代码，说明本文所提方法还可 应用于图像雕刻。以上两种情况的实验结果均已在软件 vericut 7.0 中进行仿真加 工，结果验证了本方法的正确性。 关键词：逆向工程，工业 CT，图像处理，数控，刀具路径 重庆大学硕士学位论文英文摘要 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 II II ABSTRACT To imitate the work-piece without redesign and to improve the machining efficiency, the 3D modeling step in traditional Reverse Engineering (RE) is skipped, and a new method of directly generating rough machining and finish machining numerical control (NC) codes based on industrial computed tomography (CT) is proposed. Meanwhile a corresponding software system based on 2.5 axis tool paths is developed to generate NC codes. Firstly, the industrial CT slicing images are preprocessed to get the binary images and edge images which are data base of further rough machining and finish machining. The commonly used de-noising filter, neighborhood averaging filter and median filter, are introduced, and the median filter is adopted; the Chan-Vese active contours model is used to detect the edges, and the binary image is also obtained as well; the close, single pixel edged contours are